Scriptie IDE442 MATERIALISEREN 2003 VOETBALDOEL BIJNA PERFECT?

Scriptie

IDE442 MATERIALISEREN

2003

VOETBALDOEL BIJNA PERFECT? Robbert Vroegindeweij, Niels Bovendeur, Marco van Vugt, Quirijn Kauffmann & Jeroen Vester Begeleider: Ir. L.H. Langeveld Inhoud: Samenvatting ..............................................................................................................................2 Summary .....................................................................................................................................2 Inleiding .......................................................................................................................................3 Het voetbaldoel onder de loep ..................................................................................................3 Historie van het voetbalspel .....................................................................................................3 Het aanbod ...............................................................................................................................4 Samenstelling van het voetbaldoel ..........................................................................................4 Functie ......................................................................................................................................6 Materiaal ...................................................................................................................................6 Aluminium ............................................................................................................................6 Staal ....................................................................................................................................7 Vervaardiging ...........................................................................................................................8 NEN normen en FIFA reglement ..............................................................................................8 Gebruikshandelingen ...............................................................................................................9 Probleemstelling .........................................................................................................................9 Wie heeft het probleem? .....................................................................................................9 Wat is het probleem? ..........................................................................................................9 Wat zijn de doelstellingen? ...............................................................................................10 Wat zijn de te vermijden neveneffecten? ..........................................................................10 Welke handelingsmogelijkheden staan in beginsel open? ...............................................10 Wat zijn de randvoorwaarden waarbinnen de oplossing zich moet bevinden? ................10 Programma van eisen ............................................................................................................10 Programma van wensen ........................................................................................................11 Alternatieven .............................................................................................................................12 Gecontroleerd rollen ...............................................................................................................12 Optimalisatie Doorsnede ........................................................................................................13 Bezoek aan Dr. Ir. A. Van Keulen .....................................................................................13 Bezoek aan Ir. G. Wisse ...................................................................................................14 Berekening .............................................................................................................................14 Voorwaarde 1 ....................................................................................................................15 Voorwaarde 2 ....................................................................................................................16 Conclusie van de berekening van het traagheidsmoment ................................................17 Analyse huidige doel .........................................................................................................17 Ontwikkeling alternatieven .....................................................................................................18 Keuze voorstel optimalisatie doorsnede ...........................................................................21 Optimalisatie Constructie .......................................................................................................21 Open profielen ...................................................................................................................22 Keuze voorstel optimalisatie constructie ...........................................................................23 Optimalisatie Materiaal ...........................................................................................................23 Bescherming van het materiaal .........................................................................................24 Vervaardiging ....................................................................................................................24 Extrusie .............................................................................................................................24 Voorwaarden .....................................................................................................................25 Milieukundige consequenties .................................................................................................25 Levens Cyclus Analyse (LCA) ...........................................................................................25 Inzamelen ..........................................................................................................................25 Recyclen ............................................................................................................................26 Conclusies ................................................................................................................................27 Toepassing en kosten ............................................................................................................27 'Bijna perfect?' ........................................................................................................................27

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

TU

TU

UT

UT

© Faculteit Industrieel Ontwerpen

1

Technische Universiteit Delft

Scriptie


2003

Bronvermelding ........................................................................................................................28 Internetsites ............................................................................................................................28 Bijlage 2 .....................................................................................................................................29 Inhoud ...............................................................................................................................29 3 Requirements for sizes ..................................................................................................29 4 safety requirements ........................................................................................................30 5 Test methods ..................................................................................................................31 6 Assembly instructions ....................................................................................................31 7 Warning label .................................................................................................................31 8 Marking ...........................................................................................................................31 Bijlage 3 .....................................................................................................................................32 FIFA regelement .....................................................................................................................32 Verzinken ...................................................................................................................................36 Thermisch verzinken ..............................................................................................................36 Voordelen van verzinkt staal ..................................................................................................36 Duplex-systeem ........................................................................................................................37 Zeer lange levensduur ............................................................................................................37 Corrosiewerende tussenlaag .................................................................................................37 Poedercoating ...........................................................................................................................37 Eén- of twee-laags poedercoating .........................................................................................37 Voordelen van poedercoaten .................................................................................................37 Anodiseren ................................................................................................................................38 Hardanodiseren ......................................................................................................................38 Chromateren ..........................................................................................................................38 Beitsen van roestvaststaal ......................................................................................................38

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

TU

TU

UT

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

TU

TU

TU

UT

UT

UT

SAMENVATTING Uit een analyse van de functies, de gebruikte materialen, de vervaardigingtechnieken en geometrie van bestaande voetbaldoelen bleek dat er zich problemen voordoen bij de hanteerbaarheid van een voetbaldoel. In deze scriptie nemen wij dit probleem als uitgangspunt bij het creeren van oplossingen op drie gebieden. Ten eerste de optimalisatie van het profiel van de paal en de lat. Ten tweede de optimalisatie van de constructie van het achterwerk van het voetbaldoel en als laatste een optimalisatie van het gebruikte materiaal. We komen uiteindelijk tot een voorstel van een herontwerp waarin we deze drie oplossingen combineren tot een geoptimaliseerd voetbaldoel. Verder behandelen we de milieukundige consequenties van het gebruik van aluminium en de aspecten die bij het extruderen van aluminium komen kijken. SUMMARY In this article you will find an analysis of the 'soccer goal'. Functions, used materials, methods and techniques of creation and geometry are treated. From this analysis, we conclude the existence of problems in usability of the goal. On solving this problem, we focus our attention on three aspects. First of all the optimalisation of the profile of the extrusion of the pole and the bar of the goal. Second of all the construction of the rear of the goal and finally an optimalisation of the used materials in the goal. When we combine these three solutions into one design of a goal we obtain a design in which the usability problems are solved. Next we deal with the environmental consequences of the use of aluminium and the aspects of aluminium extrusion.


2


Scriptie


2003

INLEIDING Wij zullen ons richten op het verbeteren van een voetbaldoel. In deze scriptie worden bestaande doelen onder de loep genomen, met betrekking tot o.a. functie, materiaal, vervaardiging en geometrie. Hiermee is direct een veelgebruikte en belangrijke vierhoekrelatie geïntroduceerd. We kijken naar de functies en de wijze van gebruik van bestaande voetbaldoelen, de gebruikte materialen en vervaardigingtechnieken. Uit deze analyse ontstaan belangrijke aandachtspunten en daarmee een programma van eisen en wensen. Binnen de oplossingsruimte ontwikkelen we enkele alternatieven, resulterend in een vernieuwende en doeltreffende aanbeveling. Om de spelsituatie zo getrouw mogelijk te benaderen, wordt er bij het samenstellen van een programma van eisen rekening gehouden met de NEN normen en de regelgeving van de FIFA met betrekking tot voetbaldoelen. HET VOETBALDOEL ONDER DE LOEP Historie van het voetbalspel Het voetbalspel ontstond al ver voor de jaartelling. Al in het oude China werd er een vorm van voetbal bedreven (Tsu Chu geheten). Ook binnen Europa is voetbal al eeuwen bekend, zo bestonden in Griekenland balspelen, waarbij werd gespeeld met de voet (Episkyros genaamd). Ook in de Romeinse gebieden waren balspelen populair, zo speelden de Romeinen een balspel dat zich het best laat beschrijven als een kruising van rugby en voetbal (Harpastum genaamd). De Romeinen hebben diverse voorlopers van het nu zo bekende balspel over Europa verspreid. In de Middeleeuwen was het (voet)balspel bekend in de huidige ‘grote voetballanden’ Italië, Engeland, Frankrijk en Duitsland. Omdat men tijdens de Middeleeuwen zo fanatiek aan de (voet)balspelen deel nam, werden alle balspelen verboden door Koning Edward II. Het (voet)balspel was echter toen al dermate populair, dat het nooit meer zou verdwijnen. Het verbod zou dan ook weinig betekenis hebben: er vaak Engelse dorpen die een compleet team vormden. Het spel was dan, om met vaak zo’n honderd man de bal door de poorten van het andere dorp te werken. De poort was hier het voetbaldoel. In de 19de eeuw groeide het voetbalspel uit tot een algemeen geliefde sport. In 1846 werden de eerste spelregels door een aantal studenten van de Universiteit van Cambridge op papier gezet. In 1850 werden in Engeland de eerste voetbalclubs opgericht waarna ook op het vaste land veel clubs zouden volgen. Zo is Nederland na Denemarken het eerstvolgende land geweest waar voetbalclubs werden opgericht. In 1875 was Utile Dulci de eerste opgerichte voetbalclub van Nederland. Utile Dulci uit Deventer was opgericht als cricketvereniging, maar nam in 1894 voor het eerst deel aan de competitie van de N.V.A.B. (Nederlandse Voetbal en Atletiek Bond). Pim Mulier, die als sportman en journalist in Engeland in Engeland werkte, maakte het voetbal in Nederland bekend. Het was ook Pim Mulier die in 1879 HFC uit Haarlem zou oprichten: de 2de voetbalvereniging van Nederland. De allereerste voetbalwedstrijd van Nederland vond plaats in Deventer, tussen Engelse textielarbeiders en leden van een Britse delegatie uit Den Haag. In 1889 werd de Nederlandse Voetbal en Atletiek Bond opgericht. Dit werd later de N.V.B. In 1941 werd deze bond goedgekeurd door de koninklijken en zo ontstond de K.N.V.B. Omdat in 1953 de K.N.V.B. niet mee wilde werken aan het oprichten van het betaald voetbal startte de Nederlandse Beroeps Voetbal Bond (N.B.V.B) een eigen competitie op. Voor het eerst was er betaald voetbal in Nederland, dat voorheen alleen nog maar amateurvoetbal had gekend. Clubs als Alkmaar, Amsterdam, Fortuna ’54, De Graafschap, Den


3


Scriptie


2003

Haag, Rapid ’54, Rotterdam, Twente profs, Utrecht en Venlo namen deel aan deze competitie. Hoewel de K.N.V.B. haar amateurstatus niet wilde verliezen, werd een jaar later (1954) toch een samenwerkingsverband gevonden met de N.V.B. en was in Nederland het betaald voetbal een feit. In de beginjaren werd nog veel geschoven met de indeling van de competitie. Zo waren er het eerste jaar nog 4 klassen waar in werd gespeeld (klasse A, B, C, D) Uiteindelijk ontstond een verdeling in 2 klassen. Tot op de dag van vandaag bestaat er een eredivisie en een eerste divisie. Door de steeds verdergaande professionalisering van het voetbal, worden naast de spelregels ook andere aspecten van het spel vastgelegd in reglementen en normen. Er worden eisen gesteld aan o.a. het veld, de bal en de doelen. Op dit punt zullen we later in deze scriptie terugkomen. Het aanbod We hebben ons geïnformeerd over het huidige aanbod van doelen, en specifiek voetbaldoelen. Er is een keur aan verschillende typen verkrijgbaar. Deze variëren in afmetingen, materiaal en zelfs doelgroep. Voor het verkrijgen van gedetailleerde informatie hebben wij ons gewend tot de twee grootste leveranciers / fabrikanten van “buitenproducten”, de firma’s Respo en Falco. Deze firma’s leveren naast vele sportproducten o.a. straatmeubilair, rijwielvoorzieningen en speeltuinproducten. In bijlage 1 treft u van beide firma’s een overzicht van het huidige productaanbod aan. Samenstelling van het voetbaldoel Het meest op voetbalvelden voorkomende doel, is het zogenaamde ‘P-model’. Aan de hand van een exploded view (zie figuur 1) zullen wij de verschillende onderdelen en hun onderlinge samenhang bespreken.

Figuur 1: Exploded view

Figuur 2 - netbeugel

1. Netbeugels Bovenaan beide palen zijn netbeugels bevestigd: dit zijn gebogen metalen buisdelen, die als functie hebben het net op de juiste manier te positioneren, zie figuur2. 2. Hoekstukken


4


Scriptie


2003

Palen en lat zijn met elkaar verbonden door middel van metalen hoekstukken. Deze bestaan uit twee gelaste extrusieprofielen. Ook de onderdelen waaruit de opklapbeugel bestaat, worden met behulp van deze hoekstukken aan elkaar verbonden, zie figuur 3.

Figuur 3 - Hoekstuk

Figuur 4 - Lat

3. Lat Net als de palen, is de lat een extrusieprofiel. In alle ons bekende uitvoeringen van het voetbaldoel, is dit exact hetzelfde profiel als dat van de palen, zie figuur 4. 4. Net Het net wordt via kleine haakjes (in de lat en de palen) aan het doel bevestigd. Het net is vervaardigd uit geweven of ongeweven, knoopvrije PP of PE en bestaat in verschillende kleuren. De draaddoorsnede varieert tussen de 3 en 5 mm, zie figuur 5.

Figuur 5 - Close-up van het net

5. Palen De twee palen zijn over het algemeen van vervaardigd middels extrusie.

Figuur 6 - Scharnierelement

verzinkt staal of geëloxeerd aluminium, en

6. Opklapbeugel Aan de onderzijde van het doel, bevindt zich een opklapbeugel. De onderkant van het net is hieraan bevestigd. In ‘gebruiksstand’ bevindt deze beugel zich horizontaal tegen de grond, waardoor het net strak getrokken wordt. Door scharnierende bevestiging aan de onderkant van de palen, is de beugel in dit geval opklapbaar. bij verplaatsbare doelen echter, wordt deze mogelijkheid over het algemeen niet gegeven. De beugel is dan één (vaak gelast) geheel met de palen. 7. Scharnierelementen Om de opklapbeugel te laten kantelen zijn er tussen de opklapbeugel en de palen scharnierelementen gemonteerd, zie figuur 6. 8. Grondkokers De palen worden stevig in de grond gezet door ze in grondkokers te laten zakken.


5


Scriptie


2003

9. Betonblokken Om het doel op zijn plaats te houden en voor de nodige stevigheid te zorgen zijn de grondkokers aan betonblokken bevestigd. Deze zitten geheel ondergronds. Functie Het voetbaldoel vervult twee functies 1. Het vormen van een afgebakend gebied waarbinnen de bal dient te worden gespeeld om een doelpunt te kunnen maken; 2. Het tegenhouden van de bal nadat een doelpunt gemaakt is. Materiaal Huidige doelen zijn gemaakt van thermisch verzinkt staal of mat zilver geëloxeerd (geanodiseerd) aluminium. Het eerder genoemde bedrijf Respo kon ons mededelen dat voor de vervaardiging van stalen doelen het veel voorkomende ‘staal 37’ (blank staal) wordt gebruikt. Hieronder worden de eigenschappen van zowel aluminium als staal uitgebreid toegelicht. Aluminium Eigenschappen van Aluminium Aluminium kent een zeer breed en veelzijdig toepassingsgebied en heeft een plaats verworven in nagenoeg alle industriële sectoren. Een plaats die qua volume, evidentie en toegevoegde waarde elk jaar toeneemt. Dit is met name gebaseerd op de technische, duurzaamheids- en esthetische kwaliteiten van het materiaal. Aluminium vormt veelal de basis voor productinnovaties. Het is een hightech materiaal, maar ook voor meer 'alledaagse' toepassingen zeer geschikt. Aluminium wordt in hoge mate (circa 72%) gerecycled met behoud van kwaliteit. De esthetische uitstraling is door de grote vormvrijheid en vele finishing mogelijkheden waaronder anodiseren en lakken zeer gevarieerd. Aluminium is na staal het meest toegepaste metaal. Aluminium heeft ongekend veel gunstige eigenschappen. Licht Aluminium is een zeer licht metaal (dichtheid van 2,7.10³ kg/m3), dat is ongeveer een derde van het gewicht van staal. Aluminium behoort tot de lichtmetalen. Sterk Afhankelijk van de soort legering varieert de sterke van aluminium. Hierdoor is aluminium geschikt voor veel verschillende toepassingen. Weerbestendig Op aluminium vormt zich van nature een beschermende oxidelaag. Decoratief Onbehandeld aluminium ziet er al mooi uit, maar met behulp van een anodiseer- of lakbehandeling kan het oppervlak van aluminium worden verfraaid met een nog betere bescherming. Goed geleidend Aluminium is zeer geschikt voor het geleiden van electriciteit. Voor De verhouding geleidbaarheid/ dichtheid is tweemaal gunstiger als die van koper. Goed bewerkbaar Aluminium is makkelijk vormbaar door de lage smelttemperatuur. Dankzij de uitstekende vervormbaarheid kan door middel van extrusie en walsen aluminium- profiel elke gewenste vorm worden gegeven. Daarnaast is aluminium ook uitstekend vorm te geven middels gieten. Niet giftig en dampdicht Aluminium geeft geen giftige stoffen af en wordt daarom veelvuldig gebruikt voor verpakkingen van consumptieartikelen.


6


Scriptie


2003

In overvloed aanwezig Acht procent van de aardkorst bestaat uit aluminium, na zuurstof en silicium is aluminium het meest voorkomende element op aarde. 100% recyclebaar, dus duurzaam Aan het einde van de gebruiksduur is aluminium met zeer weinig energie te recyclen met behoud van kwaliteit. Het omsmelten eist slechts 5 procent van de energie die oorspronkelijk benut is om primair aluminium te produceren. Bewerken en verwerken Een belangrijk voordeel van aluminium is de goede bewerkbaarheid. Het materiaal laat zich goed vormgeven middels giettechnieken en omvormtechnieken. Door de gunstige extrudeerbaarheid is het mogelijk complexe profielen te creëren met een grote functionaliteit. Tevens laat aluminium zich uitstekend verbinden en is het goed verspaanbaar. Middels verschillende oppervlaktebehandelingstechnieken zijn veel vormen van finishing mogelijk. Verbinden en scheiden Tijden van grote tovenaars die aluminium kunnen lassen zijn allang voorbij. Zowel smeltlasprocessen als het proces van het weerstandslassen van aluminium is met de huidige lasapparatuur bijzonder goed. Alternatieve verbindingstechnieken zoals friction stir welding, laserlassen en mechanische verbindingstechnieken staan sterk in de belangstelling. Tevens worden in hoog tempo nieuwe lijmsoorten ontwikkeld voor structurele lijmverbindingen in aluminium. Het scheiden van aluminium kan buiten conventionele technieken ook uitstekend met lasers. Finishen Producten van aluminium kunnen op verschillende manieren verder worden verfraaid. Met mechanische oppervlaktebehandelingen zoals borstelen, schuren, slijpen en polijsten kan het oppervlak worden voorzien van een functionele of verfraaiende textuur. Anodiseren is een elektrochemisch proces waarbij de natuurlijke oxidehuid van het metaal kunstmatig wordt verdikt. Hierdoor neemt de krasbestendigheid van het metaal toe en blijft de metallische uitstraling behouden. (meer info naar de stanod of VOM) Ter bescherming of verfraaiing is aluminium ook te voorzien van een coating zoals bijvoorbeeld een poedercoating. Ook zijn er verschillende metallische oppervlaktebehandelingen mogelijk. Omvormen Een groot voordeel van aluminium is de goede omvormbaarheid van het materiaal. Van de vele mogelijke omvormtechnieken is het maken van complexe profielen middels het extrusieproces een heel belangrijke productiemethode. Veelal is het mogelijk tegen acceptabele matrijskosten een zeer complex profiel te vervaardigen wat veel slimme functies herbergt. Verspanen Verspanen is een bewerking waarbij materiaal wordt verwijderd. De bewerkingstijd van aluminiumproducten kan dermate kort zijn dat het gebruik van aluminium in een product een belangrijke economische factor is om voor het materiaal te kiezen. Staal De meest gebruikte materiaalsoort is 'blank staal' ook wel staal 37 genoemd. De term blank betekend dat er, behalve een dunne olielaag, geen beschermingslaag is aangebracht. Uitvoeringen/Oppervlak Blank staal wordt geleverd in diverse uitvoeringen: De koudgewalste uitvoering is er in dikten van 0,5 tot 3 mm. De plaat heeft een donkergrijs ietwat glanzend uiterlijk. De warmgewalste uitvoering is er in dikten van 1,5 tot 12 mm. Het heeft een grijs/bruin uiterlijk en is matter dan de blankgewalste uitvoering. Er zijn ook blanke staalsoorten met een grotere stijfheid. Hierdoor kunnen lichtere contructies gemaakt worden met een gelijke sterkte. Een speciale uitvoering van blank staal is Corten staal. Deze plaat zal maar in beperkte mate roesten: de roestlaag beschermt de plaat tegen verder


7


Scriptie


2003

roesten. Deze plaatsoort is veel toegepast in kunstwerken. Naast vlakke platen zijn ook geperforeerde platen, traanplaten en diverse gaasvormen leverbaar. Mechanische eigenschappen Het standaardmateriaal heeft een treksterkte van ongeveer 400 N/mm2. Er zijn zoals eerder opgemerkt ook uitvoeringen met een grotere treksterkte. Bewerkbaarheid Blank staal is goed te bewerken. Zie onderstaande tabel. Bewerking

Bewerkbaarheid

knippen

0,5 tot 6 mm

lasersnijden

0,5 tot 12 mm

ponsen

0,5 tot 3 mm

buigen

0,5 tot 4* 12*

walsen

1 tot 3* 5*

CO2 lassen

goed

TIG lassen

goed

* afhankelijk van breedte

Chemische eigenschappen/Corrosie Blank staal is slechts door een dunne olielaag beschermd tegen roesten. Blootgesteld aan de buitenlucht of vocht zal het al na een dag beginnen te roesten. Alleen de Corten uitvoering zal na bepaalde tijd niet verder roesten. Afwerking/Finishing Producten in blank staal worden vrijwel altijd verzien van een beschermde laag. Dit kan gebeuren door middel van diverse soorten lakbewerkingen, thermische verzinken, electrolytisch verzinken, plastificeren of emailleren. Prijs Afhankelijk van de afmetingen en de afname zal de prijs van blank staal tussen de 1 en 2 gulden per kilogram liggen (0,4 en 0,9 euro). Soortelijk gewicht Het soortelijk gewicht van blank staal is 7,8 kg/dm3. Een plaat van 1 vierkante meter met een dikte van 1 mm weegt dus bij benadering 8 kg. Vervaardiging Uit ons contact met de genoemde fabrikanten bleek onder meer, dat de belangrijkste onderdelen van het voetbaldoel, de palen en de lat, worden vervaardigd door middel van extrusie. Extrusie is een techniek waarbij het uitgangsmateriaal met behulp van een stempel door een matrijs wordt geperst. Het uitgangsmateriaal is meestal een cilindrisch gietstuk en wordt de ‘blenk’ genoemd. De blenk wordt in de kamer van de extrusiemachine geplaatst en met behulp van een stempel onder zo’n grote druk gezet dat het materiaal gaat vloeien. Hierdoor kan het materiaal grote vervormingen ondergaan. Door het metaal door een matrijsopening te persen kan een grote verscheidenheid aan doorsnedes gemaakt worden. 1 TP

PT

NEN normen en FIFA reglement Op het ontwerpen en vervaardigen van een voetbaldoel zijn officieel vastgelegde normen en regels van toepassing.

1 TP

PT

Prof. Ir. P. de Ruwe – Vervaardigen 2 – pagina 10.1


8


Scriptie


2003

De norm NEN-EN 748 + A1 bevat functionele eisen en veiligheidseisen, zie bijlage 1. De reglementen van de FIFA hebben meer betrekking op het voetbalspel. Voor zover van toepassing op het doel, treft u deze aan in bijlage 2. Bij het bepalen van een Programma van Eisen voor het te verbeteren voetbaldoel, zullen wij rekening houden met de voorwaarden die in beide stukken worden gesteld. Gebruikshandelingen Uit een interview met de Penningmeester van v.v. Lekkerkerk, kwam het volgende naar voren. Doelen worden praktisch nooit vervangen, mits er uiteraard schade is ontstaan. Dat zou bijvoorbeeld kunnen zijn, dat een grasmaaier er tegenaan is gebotst. Vanwege het voetbalspel slijten doelen echt nauwelijks. Netten kunnen door de weersgesteldheid "wegrotten", tenzij ze van kunststof zijn. Maar dan nog is er slijtage en deze netten worden plusminus elke 3 tot 5 jaar nieuw aangeschaft. Een net kost vanaf EURO 150.- tot EURO 250.Onderhoud aan de doelen is zeer miniem. Schoonmaken/houden is de hoofdzaak. Af en toe worden de doelen vanwege het verzakken opnieuw ‘afgesteld’. De doelgebieden zijn uiteraard aan meer onderhoud onderhevig. Eén tot twee keer per seizoen wordt er nieuw gras gezaaid, opgehoogd etc. Het blijkt dat de beschadigingen de volgende oorzaken hebben: verplaatsen doel (verslepen) oneigenlijk gebruik, zoals ‘rollen’ over het veld om te verplaatsen de keeper schopt tegen de doelpalen om zand en aarde van de schoenen te kunnen ‘afkloppen’. PROBLEEMSTELLING De probleemstelling wordt gevormd door zes belangrijke probleemkenmerken. 2 Dit zijn de antwoorden op onderstaande vragen. Wie heeft het probleem? Wat is het probleem? Wat zijn de doelstellingen? Wat zijn de te vermijden neveneffecten? Welke handelingsmogelijkheden staan in beginsel open? Wat zijn de randvoorwaarden waarbinnen de oplossing zich moet bevinden? TP

PT

Wie heeft het probleem? Het probleem ligt in feite bij meerdere partijen. Allereerst bij de bestuurders van de voetbalvereniging, terreinknecht en trainers. Daarnaast de spelers die het doel gebruiken tijdens trainingen en het doel regelmatig moeten verplaatsen Wat is het probleem? Menig Nederlands amateur voetbalvereniging beschikt over een of meerdere trainingsdoelen. Bij de verschillende trainingsvormen moet het doel op verschillende plekken kunnen worden neergezet. Daartoe is het van belang dat dit snel en gemakkelijk kan gebeuren. De huidige verplaatsbare voetbaldoelen vertonen een aantal gebreken. De problemen zijn op te delen in twee categorieën: Fysische problemen: geconstateerde gebreken zijn onder andere ingedeukte palen en latten, scheefstaande constructies, verroeste nethaakjes, slaphangende netten, zie figuur 7 en 8. 2 TP

Roozenburg N.F.M. en Eekels J. - Produktontwerpen, structuur en methoden – pagina 151 t/m 153

PT


9


Scriptie


2003

Gebruiksproblemen: de maat van het doel maakt het tillen onhandig en het doel is te zwaar.

Figuur 8 - Loszittend onderstel

Figuur 7 - Ingedeukte doelpalen

Wat zijn de doelstellingen? Ons doel is dat we aan het eind van het traject een vernieuwende en “doel”treffende aanbeveling kunnen doen voor een herontwerp van een makkelijker hanteerbaar trainingsdoel. De richtlijn hierbij is dat het doel qua vorm en functionaliteit zoveel mogelijk lijkt op een goedgekeurd FIFA doel zodat de wedstrijdsituatie op de training zo goed mogelijk kan worden nagebootst. Wat zijn de te vermijden neveneffecten? Uiteraard dient voorkomen te worden dat het eindproduct schadelijk blijkt te zijn voor de gezondheid of het welzijn van de gebruiker, of van anderen. Vermijd het gebruik van schadelijke / giftige materialen in het ontwerp, of de mogelijkheid tot zich verwonden. Hiermee hangt samen dat het milieu zo min mogelijk mag lijden onder de productie van het doel. Bovendien moet voorkomen worden dat het doel onrendabel duur wordt. Welke handelingsmogelijkheden staan in beginsel open? In feite liggen alle handelingmogelijkheden open, mits de uiteindelijk oplossing zich binnen de randvoorwaarden bevindt. Wat zijn de randvoorwaarden waarbinnen de oplossing zich moet bevinden? Er moet rekening worden gehouden met enkele wettelijke verplichtingen, normen en richtlijnen. Hierover is in de bijlagen meer informatie te vinden. Programma van eisen 1. Het doel moet de volgende afmetingen hebben: breedte 7,32 m, hoogte 2,44 m. Dit zijn binnenmaten. 2. Het doel heeft een witte lat en witte palen. 3. Het doel moet corrosiebestendig zijn. 4. Het doel moet temperaturen tussen de –25° en de +50°C kunnen weerstaan 5. Het doel moet bestand zijn tegen de impact van twee aanstormende veldspelers (200 kg). 6. De lat moet twee hangende mensen kunnen dragen (200 kg). 7. Het net moet demontabel zijn.


10


Scriptie


2003

8. Een bal, die tussen de palen belandt moet in alle gevallen door het net tegen gehouden worden. 9. Het net moet losjes ophangbaar zijn. 10. Het net moet een remmende werking hebben op de bal, zodat de bal niet terug stuitert. 11. Het net mag het zicht op de doelmond niet beperken ten behoeve van de toeschouwers. 12. Het doel mag bij verplaatsing niet blijvend vervormen. 13. Het doel moet op de juiste plek in de grond geplaatst kunnen worden en mag niet los komen als er tegenaan wordt gelopen. Programma van wensen 1. Het voetbaldoel dient zoveel mogelijk aan de NEN-EN 748 + A1 en de FIFA reglementen te voldoen. 2. Het voetbaldoel dient uit zo min mogelijk onderdelen te bestaan. 3. Het voetbaldoel dient zo min mogelijk beweegbare onderdelen te hebben. 4. Het voetbaldoel dient het veld zo min mogelijk te beschadigen bij verplaatsen ervan. 5. Het voetbaldoel dient zo makkelijk mogelijk te verplaatsen zijn. 6. Het voetbaldoel dient een zo simpel mogelijke constructie te hebben. 7. Het voetbaldoel dient een zo stijf mogelijke constructie te hebben. 8. Het inklappen van het voetbaldoel dient zo min mogelijk tijd in beslag te nemen. 9. Het verplaatsten van het voetbaldoel dient zo min mogelijk tijd in beslag te nemen. 10. Het voetbaldoel dient zo min mogelijk het milieu te belasten.


11


Scriptie


2003

ALTERNATIEVEN Om het gebruiksgemak van het trainingsdoel te verhogen hebben we een aantal alternatieven ontwikkeld. Deze zijn in te delen in drie categorieën. Gecontroleerd rollen Gewichtsbesparing Gecontroleerd rollen Een van de grootste boosdoeners bij het veroorzaken van schade aan het doel is, blijkens de analyse, het ‘rollen’ van het doel. Om te zorgen dat het ‘rollen’ minder schade aan het doel veroorzaakt, hebben we gedacht aan de mogelijkheid om het doel beter hanteerbaar te maken. Zie figuur 9 t/m 13 voor enkele ideeën:

Figuur 9 – Principe-oplossing kantelend doel

Figuur 10 - Uitklapbare poot

Figuur 11 - Scharnierende doelpaal

Figuur 12 - Inschuifbare doelpaal

Figuur 13 - Inschuifbaar achterdeel

Het algemene idee is hier: maak het rollen makkelijker. Als we echter goed kijken naar deze ideeën, moeten we helaas concluderen dat de productie en/of werking er niet eenvoudiger op wordt. Het aantal onderdelen en vervaardigingsmethoden lijkt alleen maar toe te nemen. We moeten de verbetering dan ook zoeken in een andere hoek.


12


Scriptie


2003

Lichter maken van het doel Twee componenten De delen van het doel waar intensief gebruik tot beschadiging leidt worden bijvoorbeeld van thermisch verzinkt staal gemaakt, de overige delen kunnen van een minder sterk, lichter materiaal worden gemaakt, wellicht een kunststof. Aanbrengen van ribben Door een tactische vormgeving kunnen we de doelpalen en de lat veel meer stijfheid geven zodat er een lichter, of minder materiaal gebruikt kan worde Figuur 14 - Twee componenten

Met dit tweede alternatief komen tot de conclusie dat we op het juiste spoor zitten. Na de tussenpresentatie blijkt dat we de verbetering o.a. zouden kunnen zoeken in de richting van het aanpassen van het extrusieprofiel om op deze manier een betere waarde voor het traagheidsmoment I te verkrijgen. We zullen met deze nieuwe doelstelling dan ook verder gaan met het uitwerken van dit alternatief. Wij denken tot een goed ontwerpvoorstel te kunnen komen door de volgende aspecten hierin te verenigen: Optimalisatie doorsnede Optimalisatie constructie Optimalisatie materiaal Optimalisatie Doorsnede Bij het bepalen van een nieuwe doorsnede is het belangrijk om de gestelde eisen uit NEN-EN 748 A1 te respecteren. Belangrijkste eis uit de NEN-norm is dat het doel een kracht van 1800 N aan het midden van de lat moet kunnen opvangen zonder meer dan 0,1 m door te buigen. Voor het uitzetten van onze werkwijze hebben we contact gezocht met Dr. Ir. A. Van Keulen en Ir. G. Wisse. Bezoek aan Dr. Ir. A. Van Keulen Na de eerste fase is een van de doelstellingen “Het aanpassen van het profiel bij een optimaal traagheidsmoment”. Voor een goede aanpak en leidraad van deze fase hebben we informatie ingewonnen bij de heer Dhr. Van Keulen. Dhr. Van Keulen is verbonden aan de TU Delft, werktuigbouwkunde bij de sectie eindige elementen methode. Hij heeft ons de volgende aanpak geadviseerd. De aanpak kwam neer op een optimalisatie van het hele basismodel van het doel. Aan de hand van alle voorwaarden was het de bedoeling om niet alleen het traagheidsmoment te optimaliseren maar alle mogelijke variabelen mee te nemen in de optimalisatie. Dus ook de variabelen oppervlakte, dwarskracht, elasticiteitsmodulus en vloeispanning. Hierna kunnen er grafieken worden gemaakt waarbij meerdere van deze variabelen aanwezig waren. Op deze manier kan grafisch het “beste” traagheidsmoment worden bepaald. Na deze studie zal de juiste verhouding tussen alle variabelen naar voren komen en hier kan dan het profiel mee worden berekend. Het enige gevaar is dat (afhankelijk van het basismodel) dit een vrij complexe berekening kan worden. Dhr. Van Keulen raadde ons aan het volgende boek erbij te gebruiken: “Principles of optimal design” van Ponos Y. Popalambros en Douglas J. Wilde. Vervolgens zijn we volgens deze methode te werk gegaan.


13


Scriptie


2003

Bezoek aan Ir. G. Wisse Tijdens het berekenen van het ideale traagheidsmoment voor de doelpaal liepen we tegen een aantal problemen aan. Met behulp van de tips van Ir. Wisse zijn we uiteindelijk verder gegaan. Ir. Wisse raadde ons aan om een stap terug te doen. Door een het doel door midden te snijden ontstaat een vrijlichaams-diagram met een aantal onbekende krachten en momenten. Deze krachten en momenten zijn te berekenen door een aantal voorwaarden op te stellen. De eerste voorwaarde is dat de lat gelijkmatig doorbuigt. Logisch gevolg hiervan is dat de hoekverdraaiing op de helft van de lat gelijk aan nul moet zijn. De raaklijn van de gebogen lat is in het midden namelijk horizontaal. De tweede voorwaarde is dat de horizontale verplaatsing van de middenlijn van het doel gelijk is aan nul. De indrukking/uitrekking van de lat is namelijk verwaarloosbaar vergeleken bij de doorbuiging. Met deze voorwaarden en het uitgangspunt uit de NEN-EN norm - doorbuiging van de lat maximaal 0,1 m bij een kracht van 1800 N - kan het bijbehorende traagheidsmoment worden berekend. Onze eerste opzet was om vervolgens een ideale verhouding tussen het traagheidsmoment I en de oppervlakte A wiskundig te berekenen. Uit het overleg met Wisse blijkt dit echter een ondoenlijke opgave. Het blijkt wiskundig onmogelijk om uit de combinatie van traagheidsmoment en oppervlakte de beste doorsneden te genereren. Op aanraden van Ir. Wisse besluiten we een groot aantal doorsneden te verzinnen en daarvan te kijken of het traagheidsmoment voldoet aan de door ons berekende waarden. Berekening Om het traagheidsmoment van het profiel van de buis te kunnen berekenen moet uitgaande van de randvoorwaarden de berekening worden gemaakt. De randvoorwaarde houdt in, dat in het midden van de lat een kracht van 1800N een doorbuiging veroorzaakt die maximaal 10 cm bedraagt. Hieronder is een tekening afgebeeld van het model met daarbij uitleg van de berekening.

Om het traagheidsmoment uit te rekenen is gebruik gemaakt van symmetrie

Nu moet op de plek waar het doel in tweeën is gedeeld rekening worden gehouden met het optredende moment en de dwarskracht. Deze rekenen we uit met twee randvoorwaarden. De eerste voorwaarde stelt dat de afstand van de doorsnede tot de symmetrielijn van het doel nul moet zijn. Hierbij wordt gebruik gemaakt van formulers uit het boek “Mechanics of Materials” van Gere en Timoshenko.


14


Scriptie


2003

Voorwaarde 1 3

3

M L2 2 3FL2 NL 2 + a − =0 3EI 2 EI 4 EI 3 3 M a L2 2 3FL2 NL2 + = 3EI 2 EI 4 EI

δ = B

4 NL2 + 6 M a L2 2 9 FL2 = 12 EI 12 EI 3

B

3

L [L2 [4 N − 9 F ] + 6 M a ] =0 12 EI B

2 2

4 NL32 − 9 FL32 + 6 M a L22 = 0 4 NL32 = 9 FL32 − 6 M a L22 NL32 = 94 FL32 − 64 M a L22 N = 94 F − N= B

6M a 4 L2

9 FL2 − 6 M a 4 L2

B

Nu N is vrijgemaakt kunnen we naar de tweede voorwaarde om hiermee M uit te rekenen. Deze voorwaarde stelt dat de hoekverdraaiing van de lat op het punt waar hij is doorgesneden nul moet zijn.


15


Scriptie


2003

Voorwaarde 2

NL22 ML2 FL1 L2 ML1 FL12 + − + − =0 θ= EI EI EI 2 EI 2 EI

B

NL22 2 ML2 2 FL1 L2 2 ML1 FL12 + − + − 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI NL22 2 ML2 3FL2 3ML21 94 FL22 + − + − =0 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI

B

NL22 5ML2 214 FL2 + − =0 2 EI 2 EI 2 EI

B

Nu M is uitgerekend kunnen we deze invullen bij de vergelijking van N

M = 76 FL en

B

N=

9 FL − 6M a 4L

N=

9 FL − 367 FL 4L

N=

9 F − 367 F 4

N=

27 28

F

Nu M en N bekend zijn, kunnen we teruggaan naar het basismodel. Hierin gaan we de totale doorbuiging uitrekenen om zo het traagheidsmoment uit te rekenen. Eerst moeten we hiervoor de berekening opstellen. Dit doen we weer met de genoemde formules.

Het eerste deel (tussen haakjes) is de hoekverdraaiing van de paal vermenigvuldigd met L1. Het tweede deel is de doorbuiging in het gedeelte van de lat.


16


Scriptie


2003

⎡ NL22 ML2 FL1 L22 ⎤ ML12 FL13 + − − ⎥+ EI EI ⎦ 2 EI 3EI ⎣ 2 EI

δ tot = L1 ⎢ B

δ tot

NL32 3ML22 92 FL32 94 ML22 94 FL32 = + − + − 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI 2 EI 3 2

NL32 214 ML22 274 FL32 + − = −0.1 δ tot = 2 EI 2 EI 2 EI − 0.2 EI = 32 NL32 + 214 ML22 − 274 FL32 3 2

3 − 0.2 EI = 32 * 27 28 FL2 +

− 0.2 EI = B

81 56

21 4

* 76 FL32 − 274 FL32

FL32 + 92 FL32 − 274 FL32 45 − 0.2 EI = − 56 FL32

I=

45 56

* 900 * 2.44 3

0.2 * 70 * 10 9 I = 7.5 * 10 −7 M 4 B

I = 7.5 * 10 5 MM 4

B

Conclusie van de berekening van het traagheidsmoment Met deze berekeningen kunnen we controleren welk traagheidsmoment I vereist is om te voldoen aan de eisen gesteld in NEN-EN 748 + A1. De NEN stelt dat een kracht van 1800 N op het midden van de lat uitgeoefend kan worden en dat de maximale horizontale verplaatsing van het midden van de lat dan 0,1 meter is. Het minimaal vereiste traagheidsmoment I van paal en lat dient minimaal 7,5*10 5 mm 4 te zijn. P

P

P

P

Bij de berekening van het traagheidsmoment van een huidig doel bleek dat deze een factor 3,6 groter was dan het vereiste minimale traagheidsmoment dat volgt uit NEN-EN 748 + A1. Uiteindelijk besluit is dan ook om de traagheidsmomenten van de nieuw ontworpen doorsneden met het huidige traagheidsmoment te vergelijken. Als het profiel wordt aangepast aan dit traagheidsmoment kan de wanddikte dermate dun worden waardoor de slagvastheid te laag zou worden. Hierdoor zouden er bijvoorbeeld deuken kunnen ontstaan bij trappen tegen het doel, met de voetbalschoen. Het profiel kan wel worden aangepast om de doelstelling te behalen. Door een ander profiel kan materiaal worden bespaard. Dit levert een lichter doel op. Analyse huidige doel Om de nieuw ontworpen doorsneden te vergelijken met de doorsneden van het huidige doel is het belangrijk eerst de specificaties van het huidige doel te bekijken.


17


Scriptie


2003

Massa doel = 122,6 kg Traagheidsmoment Iz = 2,71.10 6 mm 4 Oppervlakte A = 2084 mm 2 Verhouding I/A = 1300 mm 2 P

P

P

P

P

P

P

P

Ontwikkeling alternatieven Hieronder een lijst met alternatieve doorsneden. Belangrijk is de verhouding tussen het traagheidsmoment I en de oppervlakte A. Variant nummer 1 Traagheidsmoment Iz = 4,06 10 6 mm 4 Oppervlakte A = 2750 mm 2 Verhouding I/A = 1477,5 mm 2 P

P

P

P

P

P

P

Variant nummer 2 Traagheidsmoment Iz = 3,75. 10 6 mm 4 Oppervlakte A = 1520 mm 2 Verhouding I/A = 2467,1 mm 2 P

P

P

P

P

P

Variant nummer 3 Traagheidsmoment Iz = 3,128 10 6 mm 4 Oppervlakte A = 1375 mm 2 Verhouding I/A = 2274 mm 2 P

P

P

P

P

P


18

P


Scriptie


2003

Variant nummer 4 Traagheidsmoment Iz = 3,99 10 6 mm 4 Oppervlakte A = 1520 mm 2 Verhouding I/A = 2630,9 mm 2 P

P

P

P

P

P

P

Variant nummer 5 Traagheidsmoment Iz = 4,19.10 6 mm 4 Oppervlakte A = 2036 mm 2 Verhouding I/A = 2058 mm 2 P

P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P


19

P


Scriptie


2003


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P


20

P


Scriptie


2003


P

P

P

P

P

P


P

P

P

P

P

P

Keuze voorstel optimalisatie doorsnede De doorsnede waarbij het traagheidsmoment I dichtbij het traagheidsmoment van het huidige doel komt, maar een veel kleiner oppervlak als doorsnede heeft, is het beste voorstel. Het betekent dan dat die doorsnede een iets grotere stijfheid heeft maar met een belangrijke reductie van het materiaalgebruik. De doorsnede die het beste aan deze elementen voldoet is variant nummer 3. Deze doorsnede zal doorgevoerd worden in het uiteindelijke voorstel. Optimalisatie Constructie Door te veranderingen aan te brengen in de constructie van het doel zullen we proberen een gewichtsbesparing te bereiken. Bij alle varianten zijn we uitgegaan van een zelfde doorsnede van de paal en lat en hebben is het uiteindelijke gewicht berekend. De vorm en doorsnede van het achterstel zal gevarieerd worden, om tot een zo groot mogelijke massareductie te komen. Daarbij mag de stabiliteit er niet onder leiden. Daarom zal gekeken worden naar de ligging van het zwaartepunt van het gehele doel. De variant met het kleinste gewicht zal gecombineerd worden met de eerder bepaalde “ideale” doorsnede.


21


Scriptie


2003

Open profielen


22


Scriptie


2003

Keuze voorstel optimalisatie constructie Het ontwerp voorstel die als beste naar voren komt is variant nummer 8. Deze aanpassing in de constructie levert de grootste massa vermindering op bij een kleine stabiliteitsachteruitgang. De verhouding tussen deze twee elementen komt in deze doorsnede als beste uit de bus en zal doorgevoerd worden in het uiteindelijke voorstel. Optimalisatie Materiaal Uit onze analyse is gebleken dat huidige doelen zijn gemaakt van thermisch verzinkt staal of mat zilver geëloxeerd (geanodiseerd) aluminium.


23


Scriptie


2003

Bescherming van het materiaal Het uiteindelijk te kiezen materiaal dient bestendig te zijn tegen diverse weersinvloeden. Er zijn veel mogelijkheden om metalen te conserveren, om ze zo voldoende bestendigheid te kunnen geven. Voor zowel staal als aluminium hebben we een groot aantal mogelijkheden naast elkaar gezet. Om de nadruk hier niet teveel op te leggen hebben we deze informatie in bijlage 4 ondergebracht. Vervaardiging Gaandeweg in het proces werd duidelijk, dat wij de verbetering van het doel konden vinden in het aanpassen van de vorm van het extrusieprofiel. De vervaardiging van ons uiteindelijke alternatief zal dus geschieden middels extrusie. Een groot voordeel van het inslaan van deze weg, is dat huidige voetbaldoel-fabrikanten met hun reeds aanwezige machinepark na een relatief zeer kleine wijziging, een beter product kunnen realiseren. Extrusie De keuze voor het materiaal waarvan het doel zal worden vervaardigd, hangt sterk samen met de gekozen vervaardigingsmethode. Omdat de nadruk bij het proces ligt op de verbetering van de eigenschappen van het doel door aanpassing van de doorsnede (het extrusieprofiel) beperken bij ons bij de materiaalkeuze tussen de eerdergenoemde twee meest gebruikte materialen, staal en aluminium. Uitgaande van extrusie, kunnen we de materiaalkeuze maken aan de hand van een analyse van de geschiktheid van beide materialen. De kracht die nodig is om een blenk door de matrijsopening te persen, is afhankelijk van de sterkte van het blenkmateriaal, de extrusieverhouding, de wrijving tussen blenk en gereedschap, de temperatuur van de blenk en de extrusiesnelheid. De benodigde kracht P kan worden geschat met de volgende formule: P = A0 k ln (A0/A1) waarin: P A0 A1 K

= extrusiekracht (N) = oppervlakte van de doorsnede van de blenk (mm2) = oppervlakte van de doorsnede van het werkstuk (mm2) = extrusie constante (MPa)

De verschillende waarden voor k zijn te vinden in figuur 7.

Figuur 15 - extrusie constante k voor verschillende metalen bij verschillende temperaturen


24


Scriptie


2003

Als we de voor voetbaldoelen twee meest gebruikte materialen (staal en aluminium) bekijken, kunnen we het volgende zeggen: Zoals uit figuur 2 blijkt, is aluminium te extruderen binnen het temperatuursgebied van 375°C tot 475°C. De extrusie constante k varieert hier tussen de 5 en 12 MPa. Staal laat zich extruderen bij temperaturen tussen de 875°C en 1300°C. De extrusie constante k varieert tussen 26 en 63 Mpa. Als we de genoemde formule voor de extrusiekracht bekijken, blijkt het volgende: Bij het extruderen van eenzelfde werkstuk (bijvoorbeeld een doelpaal) uit zowel aluminium als staal kunnen we A0 en A1 constant veronderstellen, waardoor P recht evenredig is met k. Uit de bovenstaande gegevens van beide materialen, blijkt dat niet alleen de extrusie-temperatuur van staal vele malen hoger ligt dan die van aluminium, maar ook de voor extrusie benodigde kracht P. Hiermee valt het materiaal Staal af. Met behulp van het programma “IDEmat” zijn we de mogelijkheden met betrekking tot aluminium nagegaan. Voorwaarden Het materiaal moet kunnen worden geëxtrudeerd. Het materiaal moet een elasticiteitsmodulus hebben die minstens 70Gpa bedraagt. De dichtheid van het materiaal moet lager zijn dan 2750Kg/m3. De Prijs/Kg mag niet meer zijn dan 1,5 Euro/Kg. De thermische uitzetting mag niet groter zijn dan 23 e-6/K Deze eisen zijn ingesteld in “IDEmat” waaruit 10 mogelijke materialen volgden. Deze materialen waren draadglas en 9 aluminiumlegeringen. Aangezien draadglas duurder is en de uiterlijke eigenschappen niet voldoen aan onze eisen, valt de keuze op aluminium. Als de negen aluminiumlegeringen met elkaar worden vergeleken op bovenstaande punten komt AL99,0 als beste uit de bus. Door het kleine verschil in eigenschappen gaf de kostprijs uiteindelijk de doorslag. Milieukundige consequenties Al vanouds wordt aluminium schroot ingezameld en gerecycled. Dit komt met name door de marktgedreven hoge waarde van aluminium. Recycling van aluminium gebeurt met behoud van kwaliteit en een zeer geringe milieubelasting. Momenteel wordt bijna 75% van het vrijgekomen aluminium schroot gerecycled. De aluminiumindustrie en derden streven naar optimalisatie van de recyclingtechnologie om de nog aanwezige energieverliezen te reduceren. In het huidige maatschappelijke streven naar een meer duurzame samenleving wordt door het bedrijfsleven, de overheid, maatschappelijke groeperingen en consumenten in toenemende mate aandacht geschonken aan ketenbeheer. De informatiebehoefte neemt in tempo toe. Levens Cyclus Analyse (LCA) Life Cycle Assessment of Levenscyclus Analyse (LCA) is een methode om de milieubelasting van een product of dienst vast te stellen. Alle processen die nodig zijn geweest om het product of de dienst te vervullen worden in beschouwing genomen. Deze processen vormen samen de levenscyclus van het product of de dienst die beoordeeld wordt. Het eerste proces bestaat bij producten van aluminium uit het winnen van bauxiet. Het laatste proces wordt gevormd door de recycling van het uiteindelijke schroot dat overblijft na het gebruik van het product. Voor het maken van LCA's is een norm opgesteld in ISO verband. Dit is ISO 14041 waarin beschrijvingen worden gegeven van de regels die in acht moeten worden genomen bij het maken van een LCA. Inzamelen Alvorens aluminium schroot na het gebruik kan worden gerecycled moet het eerst worden ingezameld. Pas dan kan de kringloop worden gesloten. Aluminium wordt in verschillende marktsegmenten gebruikt zoals bouw, transport en verpakkingen. De inzameling is verschillend voor de verschillende marktsegmenten. De verschillende kringlopen van aluminium producten


25


Scriptie


2003

zijn divers en onvergelijkbaar. De hoeveelheden aluminium verschillen sterk en de mate van het diffuus vrijkomen van aluminium is ook verschillend. Het is de mate van diffusiteit die bepaald of het aluminium gemakkelijk ingezameld en/of gescheiden kan worden. Voor aluminium geldt dat wanneer het eenmaal gescheiden is van overig afval, het altijd gerecycled wordt. Recyclen Gebruikt aluminium (aluminium schroot) is een belangrijke grondstof met een hoge waarde. Hierdoor gaat aluminium nauwelijks verloren en wordt het met hoge percentages gerecycled. Eén van de unieke recycling eigenschappen van aluminium is dat het keer op keer gerecycled kan worden zonder kwaliteitsverlies. De recycling van aluminium vergt 5% van de hoeveelheid energie die nodig is voor productie van nieuw aluminium. Daarnaast is recycling van aluminium een bedrijfseconomisch interessant proces. Door het lage energieverbruik zijn de proceskosten relatief laag waardoor een relatief hoge schrootprijs kan worden betaald. Aluminium schroot is geld waard wat de inzameling vergemakkelijkt.


26


Scriptie


2003

CONCLUSIES In het hieraan voorafgaande deel van deze scriptie, hebben we toegewerkt naar verbeteringen van het doel op drie fronten: het materiaal, de doorsnede van het extrusieprofiel en de constructie van het doel. Als we de beste oplossingen van elk onderdeel met elkaar combineren in een eindvoorstel, ontstaat een optimale aanbeveling. Hieronder is onze uiteindelijk aanbeveling voor de doorsnede / constructie zichtbaar:

Er ontstaat met deze constructie een voetbaldoel, dat met een minimaal materiaalgebruik toch een voldoende grote stijfheid bezit. Een eenvoudige vergelijking van de situaties 'voor' en 'na' leert ons dat we met deze aanbeveling het materiaalgebruik, en daarmee het gewicht van het doel, hebben kunnen reduceren met 22%. Toepassing en kosten Met de bovenstaande wijzigingen is naar ons idee met relatief weinig moeite, een lichter en toch voldoende stijf doel te vervaardigen. De aanpassingen in de fabriek beperken zich tot het plaatsen van een andere extrusie-matrijs. Uiteraard zullen er eenmalig hoge kosten zijn voor het ontwikkelen van het nieuwe profiel, maar een materiaalbesparing van 20% verdient deze eenmalige kosten over een langere periode ruimschoots terug. 'Bijna perfect?' De subtitel van deze scriptie luidt 'bijna perfect?'. Hiermee doelen wij op de verregaand gebleken eenvoud van het voetbaldoel. In de eerste instantie lijkt het erop, dat dit product reeds is 'uitontwikkeld' en een nuttige verbetering nauwelijks mogelijk is. Het doel lijkt 'perfect' te zijn. Gelukkig hebben we de toevoeging 'bijna' kunnen maken, want gaandeweg zijn we er toch in geslaagd om een interessante gewichtsreductie tot stand te brengen.


27


Scriptie


2003

BRONVERMELDING Ponos Y. Popalambros & Douglas J. Wilde Principles of optimal design Roozenburg N.F.M. & Eekels J. Produktontwerpen, structuur en methoden Uitgeverij Lemma BV, Utrecht, 1998 Prof. ir. P. de Ruwe Vervaardigen 2 Vakgroep Konstruktie, Faculteit van het Industrieel Ontwerpen, TU Delft, 1998 Mourik, P. van & Dam, J. van Materiaalkunde voor ontwerpers Delft University Press, 1998 Gere and Timoshenko Mechanics of Materials, third SI edition Chapman & Hall, 1996

Internetsites HTU

http://www.jonkers-bouwmetaal.nl

UTH


28


Scriptie


2003

BIJLAGE 2 NEN-EN 748 + A1 Sporttoestellen – voetbaldoelen – functionele en veiligheidseisen, beproevingsmethoden Zie ook, NEN-EN 749 handbaldoelen Inhoud scope normative references requirements for sizes 7,32 m * 2,44 m and 5,00 m * 2,00 m safety requirements test methods assembly instructions marking label marking 3 Requirements for sizes 3.1 Classification Football goal free guy of the net and ground sockets Football goal net supports and ground sockets football goal ground fixings 3.2 types One football goal of type 1 consists of: the goals frame (2 upright and 1 crossbar) including net fixings the ground sockets the net with net head line including means of contact with the ground the poles with ground sockets One football goal of type 2 consists of: the goals frame (2 upright and 1 crossbar) including net fixings the ground sockets the net with net head line including means of contact with the ground One football goal of type 3 consists of: the goals frame (2 upright, 1 crossbar and the ground frame) including net fixings, net supports including cross bracket and ground fixings (at least one at each side) the net with net head line including means of contact with the ground 3.3 material the goal may be made of steel, light metal or plastics, provided the requirements of this standard are fulfilled the ground frame, the ground sockets, the brackets and the poles for the net head line shall be made of light metal and/or steel protected against corrosion (hot galvanized, powder coating or painted) the fixings of the net to the goal shall be made of non-corrosive metal or of plastic material for the net, net yarns may be used made of synthetic of natural fibers for the net head line synthetic ropes shall be used (synthetic yarn an net head lines should contain a minimum of 2,5% UV-stabilizer) 3.4 Design 3.4.1 goal frame the construction shall be sufficiently secure to withstand the stresses during a game and when moved (note: the uprights and the crossbar may be made of one or more pieces) the uprights and the crossbar of one football goal shall have the same cross section the crossbar shall not be deformed for more than 10 mm when tested according to 5.2 each fixing point of the net shall withstand the test in 5.4 without breakage


29


Scriptie


2003

the goal frame shall be either white of natural silver color of light metal 3.4.2 nets The net meshes shall be square with filaments running horizontally and vertically depth l

h

Top (min)

Ground (min)

Width of mesh

Diameter of yarn (min)

7500 mm

2500 mm

800 mm

1500 mm

120 max

2 mm

Diameter of yarn is minimal to minimize risk of cutting

3.4.2.2 physical properties The net shall comply to the next 2 tables as appropriate Breaking force of yarn class N min A 1500 B 900 C 660

Test method ISO 2062

Rope breaking forces of net head line class N min Test method Y 7000 ISO 2307 Z 3000 3.4.2.3 net fixings the net head line shall be connected to the net in such a way that there is no suffering the net shall be suspended loosely falling so that a ball scoring a goal cannot rebound immediately the net shall be loosely attached to the frame in the case of type 1 and 2 the net shall be held to the ground (e.g. with a weighted line or fixing points) to prevent the ball from passing

3.4.3 ground sockets The ground sockets shall be adapted to the diameter of the poles 4 safety requirements 4.1 general Exposed corners and edges shall be rounded with a radius of at least 3 mm. 4.2 goal frame between the uprights and the ground frame (if any) there shall be no free area the cross section of the side parts of a ground frame shall not protrude past uprights and shall be rounded with at least 30 mm 4.3 strength When tested in accordance with 5.2 the crossbar shall not fracture or collapse of show permanent deformation greater tan 10 mm 4.4 stability when tested in accordance to 5.3 the goals shall not fall over of slide note: the ground sockets should be placed in concrete blocks, example see Annex A ensuring a drainage hole is inserted 4.5 net fixings when tested accordingly to 5.4 no point of fixation of the net shall break or deform


30


Scriptie


2003

net fixings shall be designed in such a way that the player cannot be hurt this requirement is fulfilled if e.g. openings do not exceed 5 mm. Steel cup hooks shall not be used. If spring hooks are used as means of fixation or for the end of a rope, they shall have screwcaps 5 Test methods 5.1 general the test are being performed at a condition after 3 hours at a temperature of 23C 5.2 determination of strength apply a vertical force of 1800 N at the center of the crossbar for 1 minute (+10s –0s), note any fracture or damage to the goal. Remove force and measure any permanent deformation 30 min (+30s –0s) removed of the force. 5.3. determination of the stability Apply a horizontal force of 1100 N at the top of the center of the crossbar for 1 (+10s –0s), note any falling or sliding objects. 5.4 strength test for fixings Apply a horizontal force of 1100N to the net mesh at 1000 mm below the crossbar in the middle of the goal. Monitor for 10 s. Remove the force and check for any breakage and/or permanent deformation. 6 Assembly instructions The manufacturer shall provide written instructions for assembly and installation. It shall be pointed out in the assembly instructions that any goals that are not being used at the moment should be secured against overturning. 7 Warning label a permanent warning label shall be fixed to the goal following wording this goal is designed to be used for football only and no other purpose check all fasteners re fully tightened before using this product and check periodically afterwards at all times the goal shall be secured against tilting do not climb on the net or goal framework (an appropriate graphical symbol may be used)

8 Marking goals shall be marked with the following information: the number of this European standard EN 748 the name or trademark of the manufacturer, retailer or importer and the year of manufacturing of the frame warning label (7)


31


Scriptie


2003

BIJLAGE 3 FIFA regelement

INLEIDING Voor u ligt het spelregelboek veldvoetbal, uitgave augustus 1999, zijnde de vertaling van het in 1997 door de FIFA uitgegeven spelregelboek, hetgeen aanzienlijk is aangepast ten opzichte van eerdere uitgaven. In dit spelregelboek zijn ook de spelregelwijzigingen van 1998 verwerkt. Op het moment dat dit boekwerk verschijnt, heeft de werkgroep spelregels veldvoetbal inmiddels een start gemaakt met het herschrijven van de Handleiding voor Scheidsrechters. Het streven is erop gericht in het seizoen 1999/2000 een nieuwe Handleiding te laten verschijnen. Een exacte datum kan op dit moment nog niet worden bepaald. Zodra daarover duidelijkheid bestaat, zal een publicatie in de Officiële Mededelingen verschijnen. Vooralsnog blijven de toelichtingen en adviezen van de bestaande Handleiding voor Scheidsrechters (uitgave 1995) - voor zover van toepassing - van kracht. De werkgroep spelregels veldvoetbal: B.L. Hoppenbrouwer - voorzitter Mevr. A.G. Groeneveld - secretariaat C.A. Bakker - lid J. Blankenstein - adviseur P. Gans - lid J.H.G.C. Nijhuis - lid Augustus 1999

OPMERKINGEN BIJ DE SPELREGELS Wijzigingen Behoudens de goedkeuring van de betrokken nationale bonden en vooropgesteld dat de principes van deze regels onaangetast blijven, zijn afwijkingen van de toepassing mogelijk bij wedstrijden van jeugdspelers onder de 16 jaar, bij dameswedstrijden en bij veteranenwedstrijden (spelers boven de 35 jaar). De volgende aanpassingen mogen afzonderlijk of gezamenlijk worden toegepast: a) de afmeting van het speelveld; b) de grootte, het gewicht en het materiaal van de bal; c) de afstand tussen de doelpalen en de hoogte van de doellat boven de grond; d) de duur van het spel (eerste en tweede helft); e) de wisselspelers. Verdere aanpassingen zijn alleen toegestaan met toestemming van de International Football Association Board. Mannelijk en vrouwelijk In de spelregels wordt gemakshalve alleen verwezen naar het mannelijk geslacht ten aanzien van scheidsrechters, assistent-scheidsrechters, spelers en officials; bedoeld wordt zowel het mannelijke als het vrouwelijke geslacht.

INHOUDSOPGAVE 1 Het speelveld 4


32


Scriptie


2003

2 De bal 6 3 Het aantal spelers 8 4 De uitrusting van de spelers 10 5 De scheidsrechter 11 6 De assistent-scheidsrechters 13 7 De duur van de wedstrijd 14 8 Het begin en de hervatting van het spel 15 9 De bal in en uit het spel 16 10 Hoe een doelpunt wordt gescoord 17 11 Buitenspel 18 12 Overtredingen en onbehoorlijk gedrag 19 13 De vrije schoppen 22 14 De strafschop 24 15 De inworp 26 16 De doelschop 28 17 De hoekschop 29 De regeling voor de strafschoppenserie 30 De instructiezone 31 De vierde official 32

REGEL 1 - HET SPEELVELD Afmetingen Het speelveld moet rechthoekig zijn. De lengte van de zijlijn moet groter zijn dan de lengte van de doellijn. Lengte : Breedte:

minimaal 90 meter maximaal 120 meter minimaal 45 meter maximaal 90 meter

Voor Internationale wedstrijden geldt: Lengte : Breedte:

minimaal 100 meter maximaal 110 meter minimaal 64 meter maximaal 75 meter

Afbakening Lijnen behoren bij de gebieden die ze begrenzen. De twee lange lijnen heten zijlijnen en de twee korte heten doellijnen. Alle lijnen mogen niet breder zijn dan 12 centimeter. Het speelveld is door een middenlijn in 2 gelijke delen verdeeld. Het speelveld is gemarkeerd met lijnen. Het middelpunt van het speelveld wordt aangegeven in het midden van de middenlijn. Hieromheen is een cirkel getrokken met een straal van 9.15 meter.

Het doelgebied Aan beide uiteinden van het speelveld is op de volgende wijze een doelgebied aangegeven: Loodrecht op de doellijn zijn twee lijnen met een lengte van 5.50 meter getrokken op een afstand van 5.50 meter van de binnenzijde van elke doelpaal. Zij zijn aan de uiteinden verbonden door een lijn evenwijdig aan de doellijn. Het gebied dat door deze lijnen wordt begrensd, heet het doelgebied.

Het strafschopgebied © Faculteit Industrieel Ontwerpen

33


Scriptie


2003

Aan beide uiteinden van het speelveld is op de volgende wijze een strafschopgebied aangegeven: Loodrecht op de doellijn zijn twee lijnen met een lengte van 16.50 meter getrokken op een afstand van 16.50 meter van de binnenzijde van elke doelpaal. Zij zijn aan de uiteinden verbonden door een lijn evenwijdig aan de doellijn. Het gebied dat wordt begrensd door deze lijnen, heet het strafschopgebied. In elk strafschopgebied is een strafschopstip aangebracht op een afstand van 11 meter van het midden van de doellijn even ver van beide doelpalen. Buiten het strafschopgebied is een cirkelboog aangebracht met een straal van 9.15 meter, gemeten vanaf de strafschopstip.

Hoekvlaggenstokken Op elke hoek dient een hoekvlaggenstok met vlag te staan. Deze hoekvlaggenstok is minstens 1.50 meter hoog en mag van boven niet in een punt eindigen. Er mogen ook vlaggenstokken worden geplaatst aan de uiteinden van de middenlijn op een afstand van minimaal 1 meter van de zijlijn.

Het hoekschopgebied Binnen het speelveld is een kwartcirkel aangebracht, met een straal van 1 meter, gemeten vanaf elke hoekvlaggenstok.

De doelen Op het midden van elke doellijn moet een doel zijn geplaatst. Het doel bestaat uit twee loodrecht staande palen, elk op gelijke afstand van de hoekvlaggenstokken, die aan de bovenzijde zijn verbonden door een horizontale doellat. De afstand tussen de palen is 7.32 meter en de afstand van de onderkant van de doellat tot de grond is 2.44 meter. Beide doelpalen en de doellat moeten dezelfde breedte hebben en mogen niet breder zijn dan 12 centimeter. De doellijnen moeten dezelfde breedte hebben als de doelpalen en de doellat. Er mogen netten worden aangebracht aan de doelen en de grond achter de doelen, onder voorwaarde dat ze op goede wijze worden ondersteund en dat ze de doelverdediger niet hinderen. De doelpalen en de doellatten moeten wit zijn.

Veiligheid Doelen moeten deugdelijk in de grond zijn verankerd. Verplaatsbare doelen mogen alleen worden gebruikt als ze aan deze voorwaarde voldoen.

OFFICIËLE BESLISSINGEN OB 1 Indien de doellat uit zijn stand is geraakt of breekt, moet het spel worden gestaakt totdat de doellat is hersteld of in zijn oorspronkelijke positie is teruggebracht. Indien herstel niet mogelijk is, moet de wedstrijd worden beëindigd. Het gebruik van een touw om de doellat te vervangen is niet toegestaan. Indien de doellat kan worden hersteld, wordt het spel hervat met een scheidsrechtersbal op de plaats waar het spel werd gestaakt.

OB 2 De doelpalen en doellat moeten zijn gemaakt van hout, metaal of ander goedgekeurd materiaal. Ze mogen vierkant, rechthoekig, rond of ovaal van vorm zijn en mogen geen gevaar opleveren voor de spelers.

OB 3 Geen enkele vorm van publiciteit, zowel tastbaar als virtueel (b.v. geprojecteerd beeld), is toegestaan op het speelveld en op de materialen waarmee het speelveld is uitgerust (inclusief de doelnetten en de netruimtes) vanaf het moment dat de ploegen het speelveld betreden tot het moment dat ze het speelveld hebben verlaten voor de rust en vanaf het moment dat de


34


Scriptie


2003

ploegen opnieuw het speelveld betreden tot het einde van de wedstrijd. In het bijzonder mag geen reclame-uiting worden aangebracht, op welke hoogte dan ook, op doelen, netten, vlaggenstokken of de bijbehorende vlaggen. Er mag geen externe apparatuur (camera’s, microfoons e.d.) worden bevestigd aan deze materialen.

OB 4 De reproductie op het speelveld of op de materialen waarmee het speelveld is uitgerust, inclusief de doelnetten en de netruimtes, van logo’s of emblemen van de FIFA, confederaties, nationale bonden, competities, clubs of andere lichamen, hetzij tastbaar, hetzij virtueel, is verboden tijdens de wedstrijd, zoals beschreven in OB 3.

OB 5 Een lijntje mag worden aangebracht buiten het speelveld, op 9.15 meter van de kwartcirkel, loodrecht staande op de doellijn, om ervoor te zorgen dat deze afstand in acht wordt genomen bij het nemen van een hoekschop.


35


Scriptie


2003

VERZINKEN De twee belangrijkste technologieën voor thermisch verzinken zijn inmiddels algemeen geaccepteerd: Bandstaal en draad wordt vanaf de rol na een voorbehandeling door een bad met gesmolten zink geleid. Dit staat bekend als continu verzinken of, voor band, Sendzimir verzinken. Dit materiaal wordt na verzinken verder bewerkt (vormen, knippen, lassen) tot een product (gevelplaat) of onderdeel van een product (wasmachine, auto). Van staal worden producten of delen gemaakt. Na alle bewerkingen wordt het geheel gebeitst en in een gesmolten zinkbad gedompeld. Dit wordt discontinu verzinken of loonverzinken genoemd. Ook de met het Duits verwante begrippen vuurverzinken of volbadverzinken worden nog wel gebruikt. Inmiddels zijn er voor sommige producten of productsoorten specialistische verzinktechnieken ontwikkeld (centrifugaal verzinken, mechanisch verzinken, hoge temperatuurverzinken, diffusieverzinken). Thermisch verzinken Staal kan tegen inwerking van corrosie worden beschermd door het te verzinken. Een dun laagje zink verlengt de levensduur van staal enorm. Bij het verzinken ontstaan laagjes zink/ijzerlegering met als toplaag een laagje zuiver zink. Zelfs bij beschadigingen tot op het staal biedt deze laag een (kathodische) bescherming en voorkomt vroegtijdige roestvorming. Voordelen van verzinkt staal Verzinkt staal heeft een aantal eigenschappen die het bijzonder geschikt maken voor toepassing in de open lucht. De beschermende zinklaag verbindt zich tijdens het verzinkproces chemisch met het staal, zodat de laag buitengewoon sterk met het staaloppervlak wordt verbonden. Het zinkoppervlak, dat blootgesteld wordt aan de buitenlucht, gaat heel geleidelijk over in het slecht oplosbare en beschermende zinkpatina. De verwering verloopt hierdoor uiterst langzaam. Onderroestvorming treedt niet op, zodat men nooit wordt verrast door plotseling opkomende roestplekken. De zink/ijzerlegeringslagen zijn zeer hard en slijtvast. Ze zijn goed bestand tegen mechanische belastingen. En omdat erosie en corrosie vaak tegelijkertijd optreden is thermisch verzinkt staal hiertegen bestand onder bijna alle omstandigheden. Het zinklagensysteem is in tegenstelling tot vele andere roestwerende systemen niet giftig of schadelijk voor de gezondheid van mens en dier. Wanneer de zinklaag beschadigd raakt, zal op het staaloppervlak geen of vrijwel geen uitbreiding van de roestvorming optreden. Dat is het gevolg van de zogenaamde kathodische werking van de zinklaag. Het biedt veel practische voordelen bij het verwerken van verzinkte materialen. Het boren van boutgaten in verzinkt werk, enz. heeft nagenoeg geen invloed op de levensduur van de totale constructie. Op de randen van met name profielen en platen biedt het een uitstekende kantendekking, die uniek is in zijn soort. Ook in neutrale of zwak-zure bodem- en watersoorten is thermisch verzinkt staal goed bestendig. In zuur regenwater, in zeer sterk alkalische oplossingen en in bodemsoorten met een lage specifieke weerstand of met een hoge zuurgraad bieden de Duplex-systemen op basis van thermisch verzinkt staal een uitkomst.


36


Scriptie


2003

DUPLEX-SYSTEEM Poedercoating vertoont in Europa een groei van ca. 7% per jaar, terwijl het volume aan natlakken stabiliseert. Natlakken wordt steeds meer door poedercoatings vervangen. Ongeveer 10% van de totale hoeveelheid industriële lakken bestaat momenteel uit poedercoating. Ze worden met veel succes toegepast op verzinkt staal. De combinatie, die we Duplex-systeem noemen, biedt de allerbeste bescherming tegen corrosie. Zeer lange levensduur Onderzoek toont aan dat het duplexsysteem de levensduur van metalen objecten in de buitenlucht enorm verlengt. De gecombineerde eigenschappen van thermisch verzinken en poedercoaten scoren. Staal dat volgens het Duplex-systeem is behandeld, gaat anderhalf tot tweeënhalf maal zo lang mee als staal met een zinklaag en staal met een poedercoating bij elkaar opgeteld. Corrosiewerende tussenlaag Elke laklaag is in meer of mindere mate doorlaatbaar voor lucht en vocht. En omdat zink van nature zeer sterk reageert bij blootstelling aan de buitenlucht, het vormt dan corrosieproducten, zou de deklaag ondermijnd worden, als hiervoor geen speciale maatregelen worden genomen. Zoals bekend, bieden zinkcorrosieproducten een zeer slechte hechting voor laksystemen. Om deze eigenschap te veranderen, brengen we bij de voorbehandeling een actieve corrosiewerende tussenlaag aan. Het zink wordt omgevormd in zinkchromaat, zodat de reactieve zinklaag wordt gepassiveerd en zo, in tegenstelling tot een gestraald oppervlak, een optimale ondergrond vormt voor de poedercoating. POEDERCOATING Om staal tegen inwerking van corrosie te beschermen kan het worden voorzien van een poedercoating. Hierbij wordt via elektrostatische weg poeder aangebracht op een al dan niet verzinkt werkstuk. Vervolgens wordt het werkstuk gemoffeld. De zeer duurzame coating die dan ontstaat, beschermt het onderliggende metaal en geeft het object een mooi, glanzend uiterlijk. Eén- of twee-laags poedercoating Op de geprepareerde ondergrond wordt vervolgens een poederlaag met een gemiddelde dikte van ca. 80 micrometer aangebracht. Een alternatief is het tweelaagssysteem met een gemiddelde dikte van ca. 120 micrometer. De keuze tussen één- of tweelaagssysteem wordt bepaald door de omstandigheden in het gebied waar het object wordt toegepast en door de levensduur, die moet worden gegarandeerd. Voordelen van poedercoaten Poedercoatings zijn bij uitstek geschikt om staal, thermisch verzinkt staal en aluminium te voorzien van een corrosiewerende laag. Het poeder wordt opgebracht langs elektrostatische weg. Daarbij zijn geen oplosmiddelen vereist, hetgeen belangrijke milieuvoordelen oplevert ten opzichte van het alternatieve natlakprocédé. Er blijven ook veel minder schadelijke resten over. Poeder dat niet op het werkstuk terecht komt, kan worden hergebruikt. Bij nat lakken daarentegen, moet overtollige verf als chemisch afval worden afgevoerd. Poedercoatings beschikken over goede mechanische eigenschappen. Ze zijn elastisch, stooten slijtvast. Het maakt deze techniek uitstekend geschikt voor toepassing op plaatsen met een verhoogde kans op beschadigingen zoals in trapportalen, openbare ruimten, hekwerken, lichtmasten, etc.


37


Scriptie


2003

De techniek waarmee poedercoatings worden aangebracht, het elektrostatisch spuiten, resulteert in een zeer goede kantendekking in tegenstelling tot het natlakprocédé. Daar wordt door de druk van het spuitpistool de lak van de scherpe kanten afgeduwd. Bij poedercoating wordt het poeder zeer gelijkmatig aangetrokken. ANODISEREN Anodiseren of eloxeren is het langs kunstmatige weg aanbrengen van een oxidelaag op aluminium. Deze laag is dikker dan de natuurlijke oxidefilm (0,1 - 2 mm) en beschermt het aluminium tegen corrosie. De laag die wordt aangebracht in het anodiseerbad bestaat uit aluminiumoxide. Dit is een verbinding tussen aluminium en zuurstof. Deze kunstmatig aangebrachte oxidelaag is, vergeleken met een natuurlijke oxidelaag o.a. veel gelijkmatiger, dichter, harder en dikker. Deze laag kan ingekleurd worden. Dit inkleuren gebeurt in de porieën van de anodiseerlaag. Doordat de verkregen oxidelaag een glasachtige structuur heeft, blijft (ook na het kleuren) het metallieke effect behouden. Indien men het uiterlijk van direct geanodiseerd aluminium niet mooi vindt door teveel beschadigingen, oneffenheden enz. bestaat de mogelijkheid om vooraf te slijpen en te polijsten. Men onderscheidt dan ook twee manieren van anodiseren: Technisch anodiseren, zonder slijpen/of polijstbehandeling Decoratief anodiseren, met een slijpen/of polijstbehandeling Hardanodiseren Hardanodiseren is een bewerking waarbij ten gevolge van bijzondere procesomstandigheden een dikke en harde anodiseerlaag ontstaat. De gevormde laag is donker van kleur, variërend van grijs tot bruin/zwart en heeft een zeer goede slijtageweerstand. Hardanodiseerlagen kunnen worden nabewerkt door slijpen en polijsten. Chromateren Bij het chromateren van aluminium onderdelen wordt langs chemische weg een conversielaag op de onder grond aan gebracht. De gevormde laag is in het algemeen goudachtig van kleur, biedt een redelijke corrosiewering en is zeer geschikt als ondergrond voor laklagen BEITSEN VAN ROESTVASTSTAAL Bij het beitsen van roestvaststaal wordt het oppervlak gereinigd van o.a. lasverkleuringen en ijzerdeeltjes welke anders een inleiding kunnen vormen voor corrosie. Tijdens de behandeling wordt het voorwerp meteen gepassiveerd. [1] Prof. Ir. P. de Ruwe – Vervaardigen 2 – pagina 10.1 [2] Roozenburg N.F.M. en Eekels J. - Produktontwerpen, structuur en methoden – pagina 151 t/m 153


38


Scriptie IDE442 MATERIALISEREN 2003 VOETBALDOEL BIJNA PERFECT?

Recommend Documents